多傳感器測斜方位模塊的製作方法

2023-12-09 00:13:36 1

專利名稱：多傳感器測斜方位模塊的製作方法
技術領域：
本發明屬於石油勘探領域，涉及一種採用多傳感器同時測量的測斜方位模塊。
背景技術：
在電纜測井、隨鑽測井、試井、鑽井等作業過程中，通常所使用的連續或定點測斜模塊，採用一組加速度傳感器和一組磁性傳感器，或者一組陀螺儀角速度傳感器，測量模塊所處位置三個軸方向上的加速度和磁場強度大小，或者角速度大小，通過計算得到模塊的傾斜角和方位角。但是，由於加速度傳感器、磁性傳感器和陀螺儀角速度傳感器在測量微小的加速度、磁場強度和角速度信號時的誤差較大；並且當某些傳感器測量值接近零時，傾斜角和方位角的數學計算有很大誤差；除此之外，測井儀器處於高溫、高壓和鐵性物質等複雜環境中，會給測量過程帶來較大噪聲，使得測量結果在某個區間誤差較大。以上各種因素導致在測井過程中，尤其是傳感器測量值接近零時，測斜模塊測量精度下降。
發明內容本發明的目的在於提供一種多傳感器同時測量的測斜方位模塊，以消除普通測斜模塊的近零誤差，減小噪聲幹擾，提高測量精度，在部分傳感器失效時，其他傳感器仍然能夠完成井斜和方位的測量工作。所述多傳感器的測斜方位模塊包括兩個或兩個以上的數字羅盤系統、微控制器和電源。所述數字羅盤系統包含一個三軸的加速度測量子模塊、一個三軸的地球磁場強度測量子模塊，或者一個三軸陀螺儀角速度測量子模塊。以上三軸傳感器子模塊包含但不僅限於(三個單軸、兩個兩軸或一個兩軸或三軸傳感器共同組成三軸測量方案)。所述測斜方位模塊中，多個數字羅盤系統同時與微控制器相連接，電源與所有數字羅盤系統和微控制器連接。選擇其中一個數字羅盤系統作為主數字羅盤系統，其他輔助數字羅盤系統的測量軸相對主數字羅盤系統的三軸坐標軸分別旋轉已知角度後固定。根據本發明，由於採用多個數字羅盤系統同時測量，並且每個數字羅盤系統的測量軸之間存在已知夾角，因此，所有數字羅盤系統的測量結果不可能同時接近零，消除了測斜方位模塊的近零誤差。除此之外，假設有n個數字羅盤系統，其測量結果折算並加權處理後，整個測斜方位模塊的測量噪聲應變為單個數字羅盤系統的1/V^，成功減小了測斜方位模塊測量過程中的噪聲幹擾。

圖I多傳感器測斜方位模塊示意圖；圖2雙數字羅盤系統機械固定示意具體實施方式
[0009]
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步介紹。圖I是多傳感器測斜方位模塊的示意圖。儀器由兩個及兩個以上數字羅盤系統
(I)、微控制器⑵和電源⑶組成。數字羅盤系統⑴包括三軸方向加速度測量子模塊
(4)、三軸方向磁場強度測量子模塊(5)，或者三軸方向陀螺儀角速度測量子模塊￠)。數字羅盤系統⑴與微控制器⑵相連，微控制器再通過數據總線與外部控制儀器(7)通信。電源⑶直接與所有的數字羅盤系統⑴和微控制器⑵相連。圖2是以雙數字羅盤系統(I)為例的多數字羅盤系統機械固定的示意 圖。選擇一個主數字羅盤系統(8)，此主數字羅盤系統確定了一個參考直角坐標系X1、Y1、Z1(9)。沿此參考直角坐標系(9)三個軸分別旋轉已知角度a、b、c後，形成一個新的直角坐標系X2、Y2、Z2 (10)，按照新的直角坐標系(10)所確定的方向，固定另一個輔助數字羅盤系統(11)。
權利要求1. 一種測斜方位模塊，該模塊包括至少兩個數字羅盤系統(I)、微控制器⑵和電源(3)，所述數字羅盤系統(I)包括一個加速度測量子模塊(4)、一個磁場測量子模塊(5)，或者一個角速度測量子模塊￠)，加速度測量子模塊(4)由單軸、兩軸或者三軸加速度傳感器，構成三軸方向加速度傳感器，測量三個方向的加速度值，並且保證這三個方向兩兩之間相互垂直；磁場測量子模塊(5)由單軸、兩軸或者三軸磁性傳感器,構成三軸方向磁性傳感器，測量三個方向的磁場強度值，並且保證這三個方向兩兩之間相互垂直；角速度測量子模塊(6)由單軸、兩軸或者三軸陀螺儀角速度傳感器，構成三軸方向陀螺儀角速度傳感器，測量三個方向的角速度，並且保證這三個方向兩兩之間相互垂直，這兩個或兩個以上數字羅盤系統(I)中，選擇一個數字羅盤系統作為主數字羅盤系統，其他輔助數字羅盤系統的測量軸相對主數字羅盤系統的三軸坐標系的三個軸分別旋轉已知角度後固定。
專利摘要一種測斜方位模塊，該模塊包括至少兩個數字羅盤系統(1)、微控制器(2)和電源(3)，所述數字羅盤系統(1)包括一個加速度測量子模塊(4)、一個磁場測量子模塊(5)，或者一個角速度測量子模塊，加速度測量子模塊(4)由單軸、兩軸或者三軸加速度傳感器，構成三軸方向加速度傳感器，測量三個方向的加速度值，並且保證這三個方向兩兩之間相互垂直；磁場測量子模塊(5)由單軸、兩軸或者三軸磁性傳感器，構成三軸方向磁性傳感器，測量三個方向的磁場強度值，並且保證這三個方向兩兩之間相互垂直；角速度測量子模塊(6)由單軸、兩軸或者三軸陀螺儀角速度傳感器，構成三軸方向陀螺儀角速度傳感器，測量三個方向的角速度，並且保證這三個方向兩兩之間相互垂直，這兩個或兩個以上數字羅盤系統(1)中，選擇一個數字羅盤系統作為主數字羅盤系統，其他輔助數字羅盤系統的測量軸相對主數字羅盤系統的三軸坐標軸分別旋轉已知角度後固定。
文檔編號E21B47/024GK202483559SQ20122001745
公開日2012年10月10日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者伍軍, 李 遠 申請人:北京華脈世紀石油科技有限公司